Диссертация (1025300), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Описание прикладного применения метода разработки с цельюопределения параметров базового закона управления нагружателемрулевого колесаРаботасимитационнымиматематическимимоделямисистемуправления и объектов колесной техники уже на ранних стадияхпроектирования (в отсутствии опытного образца объекта) позволяютосуществлять отработку различных алгоритмов управления, выбиратьоптимальные с точки зрения заданных технических требований, а такжепроизводить подбор и корректировку их параметров.Подтверждение возможностей метода разработки для синтеза иотработки базовых законов управления, лежащих в основе алгоритмовработысистемыуправленияэлектронагружателемрулевогоколеса,осуществляется на примере представленного в главе 3 закона формированиямомента сопротивления на рулевом колесе (3.1).
В исходном виде данногозакона требуемая величина момента сопротивления на рулевом колесезависит от текущего углового положения РК, текущей скорости поворота РК,рассогласования между угловыми положениями рулевого и управляемыхколес, а также рассогласования скоростей их поворота. В качестве вариантакорректировки представленной зависимости реактивного момента на РКрассматривается исключение из расчета текущей скорости поворота РК, атакже рассогласования между скоростями поворота управляемого и рулевогоколес. Представленная корректировка выполняется на основе анализарезультатов виртуального выполнения типовых маневров «ПереставкаSП = 20 м» и «Рывок руля» в соответствии с ГОСТ Р 52302-2004 [23].1585.2. Анализ реактивного момента на рулевом колесе привыполнении виртуального маневра типа «Переставка SП = 20 м»На Рис.
5.1 представлена экранная форма интерфейса визуализации привыполнении типового виртуального маневра «Переставка SП = 20 м».Рис. 5.1. Экранная форма интерфейса визуализации при выполнениитипового маневра «Переставка SП = 20 м»Рис. 5.2 отражает временную зависимость угла поворота РК привыполнении текущего типового маневра.Для исключения высокочастотной составляющей в полученных данныхугла поворота РК, которые являются входными для алгоритма расчеттекущего значения реактивного момента на РК, применяются различныецифровые фильтры. Достаточно простым способом фильтрации входныхданных является экспоненциальное сглаживание («скользящее среднее»), прикотором значение очередного выходного дискретного отсчета вычисляется всоответствии со следующим выражением:Si = α ⋅ X i + (1 − α ) ⋅ (Si −1 ),(5.1)159где Si - текущее значение дискретной величины на выходе из фильтра; Si-1 выходное значение дискретной величины на предыдущем шаге; Xi - текущеезначение входной дискретной величины; α - коэффициент фильтрации.Рассматриваемый способ фильтрации дискретной величины отличаетсяпростотой реализации в управляющей программе СУ, а также удобствомнастройки параметров путем изменения коэффициента фильтрации α вдиапазоне [0; 1].На Рис.
5.3 представлено текущее изменение угла поворота РК послеэкспоненциального сглаживания с коэффициентом фильтрации α = 0,5.Рис. 5.2. Временная зависимость несглаженного угла поворота РК привыполнении типового маневра «Переставка SП = 20 м»Рис. 5.3. Временная зависимость сглаженного угла поворота РК привыполнении типового маневра «Переставка SП = 20 м»160Вычисление мгновенного значения скорости поворота рулевого колесаможет выполняться как в численном виде, так и с использованиемсоответствующего преобразователя.
Поскольку в состав рассматриваемойсистемы СУ ЭНРК не входит датчик скорости поворота РК при реализации вуправляющей программе СУ модуля вычисления производной входнойвеличины используется численный метод.Аналогичным образом производилось вычисление скорости поворотарулевого колеса при выполнении маневра «Переставка SП = 20 м» в ИММРВМКШ, характер изменения которой представлен на Рис.
5.4. Следуетзаметить, что для вычисления скорости поворота РК использовалисьфильтрованныезначениятекущегоуглаповоротаРК,апериоддискретизации данных значений составляет 100 мс. Скорость поворота РКприработеснеобработаннымиданнымиугловогоположенияРКпредставлена на Рис. 5.5.Рис.
5.4. Временная зависимость скорости поворота РК при выполнениитипового маневра «Переставка SП = 20 м» на основе сглаженныхданных угла поворота РК161Рис. 5.5. Временная зависимость скорости поворота РК при выполнениитипового«Переставка SП = 20 м»маневранаосновенесглаженных данных угла поворота РКДля вычисления текущего значения реактивного момента на РКпомимо данных о текущих угле и скорости поворота РК необходимы такжезначения угла и скорости поворота управляемых колес для определениясоответствующих рассогласований по формуле (3.1).Рассогласование текущего положения управляемых и рулевого колесопределяется задержками на передачу и обработку системой управленияповоротом колес задающего воздействия (текущего угла поворота РК), атакжевременемотработкиуправляющейкомандыисполнительнымследящим приводом.
При работе с моделью «реального времени» имитацияуказанной задержки поворота управляемых колес может быть выполненатакже с применением экспоненциального сглаживания. Входным сигналом вданном случае будет являться значение угла поворота управляемого колеса,вычисленное на основе используемого закона управления поворотомуправляемыхколес,текущегоугларулевогоколесаиусловногопередаточного числа рулевой системы. На выходе данного цифровогофильтра получается «реальный» угол поворота управляемого колеса.Скорость поворота управляемого колеса вычисляется на основе«реального» угла поворота управляемых колес с применением правойразностной формулы для вычисления приближенного значения производной.На основе представленной информации с учетом полученных данных оскорости поворота рулевого колеса и соответствующих рассогласованиях162определяются зависимости реактивного момента на РК как функции временипри выполнении виртуальных типовых маневров «Переставка SП = 20 м»,представленные на Рис.
5.6 и Рис. 5.7. В данном случае коэффициенты приугле поворота РК и рассогласовании угловых положения РК и УКвыбираются исходя из обеспечения удобства рулевого управления: величинамаксимально развиваемого реактивного момента сопротивления составляетне более 25 Н·м, что при радиусе РК в 510 мм соответствует усилию на РК неболее 5 кгс.
Таким образом, Kθ = 10 Н·м/рад, K(θ-α·n) = 9 Н·м/рад, КΣ = 1.Величины коэффициентов при скорости поворота РК составляют Кdθ/dt = 1Н·м/c-1 и Кdθ/dt = 0,1 Н·м/c-1 соответственно.Рис. 5.6. Временная зависимость момента сопротивления на РК привыполнениивиртуальноготиповогоманевра«ПереставкаSП = 20 м», Кdθ/dt = 1 Н·м/c-1Рис. 5.7. Временная зависимость момента сопротивления на РК привыполнении виртуального типового маневра «ПереставкаSП = 20 м», Кdθ/dt = 0,1 Н·м/c-1163По результатам анализа данной зависимости момента сопротивленияна РК установлено, что интенсивные повороты РК сопровождаютсяхарактерными «импульсами» реактивного момента на РК значительнойамплитуды и короткими по продолжительности.
Со стороны водителяданные кратковременные увеличения момента сопротивления на РК будутвосприниматься как удары, не связанные с взаимодействием поворотныхколес с опорной поверхностью. Есть основания полагать, что указанныеявления будут негативным образом сказываться на удобстве управлениятранспортным средством и создавать у водителя ложное «чувство дороги».Помимоуказанногоэффектаформированиеподобных«импульсов»реактивного момента будет осуществляться с некоторым запаздыванием,связанным с временем реакции системы управления электронагружателем наизменение входного воздействия и временем отработки электронагружателемзадающей команды.
Таким образом, высока вероятность ситуации, чтоводитель будет воспринимать удары на рулевом колесе уже после егоповорота, и в случае его неготовности к подобному явлению может бытьосуществлен самопроизвольный поворот РК.Представленные зависимости показывают, что снижение реактивных«ударов» со стороны РК удается достичь только при значительномуменьшении коэффициента при составляющей скорости РК в выражениимомента сопротивления на РК. Следующие виртуальные заезды показали,что полное исключение скорости РК из расчета реактивного момента на РКне приводит к существенным изменениям в нагружении РК и не повлияет наинформативность рулевого управления. Аналогичная картина характерна длясоставляющей рассогласования угловых скоростей поворотного и рулевогоколес.1645.3.
Анализ реактивного момента на рулевом колесе привыполнении виртуального маневра типа «Рывок руля»Достигнутые результаты нашли свое подтверждение и при выполнениитипового виртуального маневра «Рывок руля». Данный маневр выполнялсяпри скорости 9 м/с (32 км/ч), соответствующая экранная форма интерфейсавизуализации представлена на Рис. 5.8.Рис. 5.8. Экранная форма интерфейса визуализации при выполнениитипового маневра «Рывок руля»Рис. 5.9 и 5.10 отражают несглаженное и сглаженное (соответственно)изменение углового положения рулевого колеса при выполнении данноговиртуального маневра, параметры фильтрации аналогичны соответствующимзначениям при выполнении виртуального маневра «Переставка SП = 20 м».УгловыескоростиповоротаРКнаосновенефильтрованныхифильтрованных значений угла поворота РК представлены на Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
